王濟娟，郭 鵬

（1.大唐米拉務發(fā)電有限公司，印度尼西亞 亞奇 23681；2.梅河口世基電力科技有限公司，吉林 通化 135022）

0 引言

給水泵是汽輪發(fā)電機組重要的輔機，如果該設備不能正常工作，將直接影響汽輪發(fā)電機組的帶負荷能力，使發(fā)電機組不能在額定工況下運行。差動保護誤動是影響給水泵正常運行的重大缺陷，必須采取有效的技術措施予以消除。文獻［1］分析了不同采樣速率時電流差動保護動作邊界變化區(qū)的范圍，及采樣值電流差動保護動作出口的適宜速度。文獻［2］分析了采樣初相角、判據(jù)的數(shù)據(jù)窗長度的選取、整定門檻與重復判斷次數(shù)的相互關系，及對采樣值差動保護的影響。文獻［3］分析了大型電動機啟動時中性點電流互感器（current transformer，CT）飽和引起CT二次電流發(fā)生畸變造成差動保護動作及解決的幾種辦法。文獻［4］分析了母線失電快切裝置動作時電動機啟動過程中差動保護誤動原因及解決的措施和對策。文獻［5］分析了引風機開啟時差動保護頻繁動作跳閘的原因及解決方法。

本文針對某廠6 k V給水泵電機啟動時差動保護動作情況進行原因分析，并采取有效的優(yōu)化措施。

1 給水泵電機啟動時差動保護動作工況及分析

某電廠2×350 MW 燃煤汽輪發(fā)電機組，每臺機組各配置1臺汽動給水泵，2臺機組共用1臺電動給水泵。給水泵電機有2路電源供電，分別取自1、2號機組的6 k V B段母線。給水泵電機額定功率6 500 k W，額定電流710 A，額定電壓6 000 V。給水泵電機電源側及中性點側CT的準確等級為5P20，變比為1 000／1，額定容量為20 VA。給水泵電機2個電源的保護裝置曾經(jīng)有2次在電機啟動過程中差動電流達到定值，差動保護誤動跳閘。給水泵電機差動保護采用基波有效值實現(xiàn)保護功能。判斷可能是CT出現(xiàn)飽和，產(chǎn)生差流，差動保護跳閘。

1.1 給水泵電機啟動時差動保護動作報文及波形

2020年4月8日14時18分，1號機6 k V廠用1B段給水泵電機電源差動保護動作波形見圖1，電源側C相電流波形嚴重畸變，CT出現(xiàn)飽和，產(chǎn)生差動電流，差動保護跳閘。

2020年5月8日5時30分，2號機6 k V廠用2B段給水泵電機電源差動保護動作波形見圖2，電源側B相電流波形嚴重畸變，CT出現(xiàn)飽和，產(chǎn)生差動電流，差動保護跳閘。

圖2 2號機電源差動保護動作波形

通過對圖1、圖2中的波形進行分析發(fā)現(xiàn)：目前給水泵電動機差動保護的定值已經(jīng)不能滿足給水泵的正常運行，須對差動保護的定值進行調整。

1.2 差動保護動作情況分析

利用保護裝置軟件根據(jù)現(xiàn)場的錄波還原現(xiàn)場故障波形，1號機6 k V廠用1B段給水泵電機電源原始波形與基波有效值波形見圖3。

圖3 6 k V電源側三相電流原始波形與基波有效值波形

從圖3（a）中可以看出，6 k V電源側A、B、C相電流中含有較大的直流分量，并且是逐漸衰減的；從圖3（b）中可以看出，6 k V電源側C相電流有效值明顯小于其他兩相電流有效值，C相CT的傳變特性與其他兩相明顯不同，電機兩側C相電流的差動電流大于保護動作值，引起差動保護誤動作。

1號機組6 k V廠用1B段給水泵電機電源三相電流保護裝置啟動時的諧波數(shù)據(jù)見表1，保護裝置啟動40 ms時的諧波數(shù)據(jù)見表2，保護裝置啟動80 ms時的諧波數(shù)據(jù)見表3，保護裝置跳閘時的諧波數(shù)據(jù)見表4。

表1 保護裝置啟動時的諧波數(shù)據(jù) 單位：%

表2 保護裝置啟動40 ms時的諧波數(shù)據(jù) 單位：%

表3 保護裝置啟動80 ms時的諧波數(shù)據(jù) 單位：%

表4 保護跳閘時的諧波數(shù)據(jù) 單位：%

給水泵電機在啟動過程中三相電流有較大的直流分量和2～5次諧波分量，而且是隨著電機啟動時間的增長，直流分量和2～5次諧波分量是逐漸減小的，但是由于電機兩側三相電流同相CT衰減時間常數(shù)不一致，導致三相電流基波有效值存在差流。

2 電流互感器試驗報告

現(xiàn)場人員用CT測試儀分別對1號機組和2號機組的給水泵電機電源中性點和電源側CT進行了直流電阻、變比、極性、伏安特性、10%誤差曲線、二次負擔試驗，從CT測試的試驗報告中得知，各側所有電流互感器的變比、極性、伏安特性、10%誤差曲線、二次負擔試驗結果均滿足要求。

3 優(yōu)化措施

采取增大二次電纜截面、降低二次負擔防止CT飽和的措施，增加給水泵電機6 k V電源側至中性點側的二次電流電纜，增加電纜后，二次負擔明顯降低，具體數(shù)據(jù)見表5。

表5 給水泵電機中性點側電流互感器二次負擔測試阻抗單位：Ω

提高給水泵電機差動保護定值，增大制動區(qū)。按照DL／T 1502—2016《廠用電繼電保護整定計算導則》中電機雙斜率差動保護整定要求，最小啟動電流按照0.5Ie（Ie為額定電流）整定，制動系數(shù)定值取最大值0.5。變更后的給水泵電機差動保護定值見表6。

表6 給水泵電機差動保護定值

對給水泵電機2臺保護裝置的軟件程序進行升級，優(yōu)化差動保護邏輯，在電機啟動時增加了100 ms的啟動差動延時，躲過電機啟動開始瞬間的暫態(tài)峰值電流，避免因電機啟動過程CT的暫態(tài)飽和造成差動保護誤動作。

將給水泵電機2臺保護裝置的交流采樣板更換為變壓器保護使用的抗飽和交流采樣板，提高了采樣板內(nèi)小電流互感器的抗暫態(tài)飽和性能。

4 優(yōu)化前后波形對比分析

調取CSC-237C裝置優(yōu)化后2022年6月8日23時41分給水泵電機啟動時保護啟動錄波和優(yōu)化前2021年11月27日10時51分給水泵電機啟動時差動保護動作的錄波進行對比。發(fā)現(xiàn)裝置交流插件使用暫態(tài)特性更好的變換器后，電機兩側三相電流波形沒有明顯的畸變，僅是衰減的直流分量引起了波形的偏移。

調取CSC-237C裝置優(yōu)化后2022年6月8日23時41分給水泵電機啟動時保護啟動錄波進行分析：電機啟動時保護電流從無到有，突變量啟動錄波；40 ms附近啟動電流達到了2.895 A，過流保護定值0.92 A，過流保護也會啟動錄波。

合成差動電流和制動電流，只有A相存在差動電流。整個錄波圖中，81 ms處差動電流最大值為1.28 A，制動電流為2.48 A，不滿足該動作條件，因此差動保護不會動作。即便滿足動作區(qū)，由于邏輯有改進，差動保護也不會誤動作。

5 結束語

本文通過對6 k V給水泵電機啟動時差動保護誤動的原因分析和針對保護誤動采取的措施，闡述了大容量電機啟動過程中，三相電流含有大量的直流分量造成CT的暫態(tài)性飽和，CT傳變性不同造成差動保護誤動作，通過增大二次電纜截面、降低二次負擔，提高保護定值、優(yōu)化差動保護程序和使用抗飽和特性高的交流采樣板的辦法進行解決，保證了給水泵電機的正常啟動和運行的穩(wěn)定性。